Svmmarivm
Haec lectio sinvm, cosinvm et tangentem vt fvnctiones variabilis realis, in radianis mensae, examinat. Earvm dominia, copias imaginvm, zera, valores extremos et paritatem definit, et demonstrat periodvm positivam minimam sinvs et cosinvs esse, et tangentis. Delineationem sinvs constrvit circvmferentiam vnitariam evolvendo, delineationem cosinvs per translationem obtinet et asymptotos verticales tangentis tabvlis signorvm describit; inde delineationes secantis, cosecantis et cotangentis dedvcit. Areas comparando inaeqvalitatem pro demonstrat, et sinvsoides examinat, qvibvs phaenomena periodica describvntvr, velvt diei longitvdo, aestvs maris avt motvs rotae magnae.
Proposita discendi
- Sinvm, cosinvm et tangentem vt fvnctiones variabilis realis definire, et earvm copias imaginvm, zera, extrema, paritatem et periodos minimas demonstrare.
- Delineationes sex fvnctionvm trigonometricarvm ex circvmferentia vnitaria constrvere, asymptotos verticales tabvlis signorvm describendo.
- Inaeqvalitatem pro et marginem demonstrare, eisqve vti ad fvnctiones et aeqvationes examinandas.
- Amplitvdinem, periodvm, translationem phasis et translationem verticalem sinvsoidis vt transformationes delineationis sinvs interpretari, et sinvsoides phaenomenis periodicis accommodare.
Sinvs et cosinvs vt fvnctiones
In lectione de rationibvs trigonometricis sinvs et cosinvs angvli cvivslibet definiti svnt vt coordinatae pvncti in qvo latvs terminale angvli, in positione normali, circvmferentiam vnitariam secat. Atqvi, secvndvm lectionem de angvlis eorvmqve mensvra, omnis nvmervs realis est mensvra in radianis alicvivs angvli orientati, et dvo angvli idem latvs terminale habent si et solvm si eorvm mensvrae mvltiplo integro ipsivs differvnt. Qvod si ita est, sinvs et cosinvs considerari possvnt vt fvnctiones in toto definitae: cviqve nvmero reali vna coordinata pvncti assignatvr.
Pro qvoqve nvmero reali , sit pvnctvm circvmferentiae vnitariae qvod angvlo radianorvm in positione normali respondet. Fvnctio sinvs ipsi ordinatam pvncti assignat, et fvnctio cosinvs eivs abscissam. Vtraqve dominivm habet copiam omnivm nvmerorvm realivm.
Variabilis semper in radianis metitvr, non in gradibvs. Electio non est conventio indifferens: effecta capitis secvndi, velvt pro positivo, sinvm cvm ipsa variabili comparant, et haec comparatio sensvm habet solvm cvm est longitvdo arcvs in circvmferentia vnitaria percvrsi, qvod radianvs metitvr.
Copia imaginvm sinvs et cosinvs est intervallvm . Pro omni reali valent et ; sinvs est fvnctio impar, cosinvs fvnctio par. Sinvs evanescit exacte in mvltiplis integris ipsivs , valet exacte in nvmeris et valet exacte in nvmeris , vbi integer est. Cosinvs evanescit exacte in nvmeris , valet exacte in nvmeris et valet exacte in nvmeris .
Omnia in circvmferentia vnitaria legvntvr, identitate Pythagorica et symmetriis in lectione de rationibvs trigonometricis demonstratis.
Demonstratio
Per identitatem Pythagoricam qvadratvm sinvs non excedit, et sinvs inter et iacet; idem de cosinv valet.
Vicissim, dato cvm , pvnctvm qvod seqvitvr in circvmferentia vnitaria iacet; per proprietatem operimenti axiomatis percvrsvs, in lectione de angvlis eorvmqve mensvra admissi, est pvnctvm alicvivs angvli , ideoqve . Eodem modo pvnctvm ostendit cosinvm valorem accipere.
Angvli et radianorvm idem latvs terminale habent, ita vt . Praeterea est reflexio ipsivs respectv axis horizontalis, vt in lectione de rationibvs trigonometricis demonstratvm est: sinvs impar est et cosinvs par.
Sinvs evanescit cvm in axe horizontali iacet, id est cvm est avt ; haec svnt pvncta angvlorvm et eorvmqve coterminalivm. Cosinvs evanescit cvm est avt .
Si , identitas Pythagorica cogit cosinvm nvllvm esse, et pvnctvm est , qvod angvlo respondet; si , pvnctvm est , qvod ipsi respondet.
Eadem ratione cosinvs valet cvm et valet cvm . Svmmatim, valores extremi sinvs et cosinvs in nvmeris qvi seqvvntvr attingvntvr, vbi integer est.
Delineatio sinvs
Delineatio ipsivs obtinetvr circvmferentiam vnitariam svper axem horizontalem evolvendo: dvm pvnctvm circvmferentiam percvrrit, arcvs percvrsvs, longitvdinis , in axem abscissarvm transfertvr, et svper qvamqve abscissam altitvdo pvncti erigitvr. Symmetriae lectionis de rationibvs trigonometricis sinvnt totam delineationem ex prima eivs qvarta constrvere.
Figvra circvmferentiam vnitariam svper axem horizontalem evolvit, eadem vnitate in vtroqve: altitvdo pvncti ad abscissam transfertvr, et tota delineatio ex prima qvarta repetita et reflexa oritvr.
Demonstratio
Dvm a ad progreditvr, pvnctvm primvm qvadrantem a ad percvrrit. Per proprietatem dimidiae conversionis axiomatis percvrsvs, eivs abscissa stricte decrescit a ad ; cvm eivs altitvdo sit radix non negativa , stricte crescit a ad . In lectione de fvnctionibvs trigonometricis inversis idem argvmentvm ad totvm intervallvm extenditvr.
Valores insignes in lectione de rationibvs trigonometricis compvtati tria pvncta media primi arcvs praebent.
Inter et , symmetria angvlorvm svpplementarivm dicit altitvdinem in eandem esse ac in : primvs arcvs symmetricvs est respectv rectae verticalis , et ad in descendit.
Inter et , pvnctvm est oppositvm pvncti : altitvdo signvm mvtat, et delineatio arcvm praecedentem infra axem repetit, translatvm et reflexvm.
Propter periodicitatem, portio inter et , qvae cyclvs appellatvr, dextrorsvm et sinistrorsvm repetitvr; et cvm sinvs impar sit, delineatio symmetrica est respectv originis.
Delineatio sinvs est vnda qvae inter rectas et oscillat, axem horizontalem in mvltiplis ipsivs secat, et maxima in nvmeris et minima in nvmeris attingit, secvndvm theorema svperivs.
Delineatio praeterea dvas proprietates svpponit qvas circvmferentia evolvta svggerit, sed qvas instrvmenta hvivs partis demonstrare non sinvnt: delineationem esse cvrvam sine interrvptionibvs, et qvemqve arcvm svpra axem positvm semper deorsvm cvrvari. Vtraqve per limites definitvr et in cvrsv Calcvlvs I demonstratvr; hic admittvntvr. Nvllvm theorema hvivs partis ab eis pendet: in qvibvsdam tantvm problematis adhibentvr, qvae id expresse indicant.
Factvm admissvm (continvitas fvnctionvm trigonometricarvm earvmqve inversarvm). Sinvs et cosinvs in tota recta continvi svnt; tangens, secans, cosecans et cotangens in qvoqve intervallo in svo dominio contento; et arcvs sinvs, arcvs cosinvs et arcvs tangentis, qvi in lectione de fvnctionibvs trigonometricis inversis definientvr, in svis dominiis continvi svnt. Svmmae, prodvcta, qvotientes denominatore non nvllo et compositiones fvnctionvm continvarvm continvae svnt. Qvapropter factvm admissvm cvrsvs I de theoremate valoris intermedii, in lectione de fvnctionibvs rationalibvs envntiatvm, in omni intervallo clavso in dominio contento ad fvnctiones velvt , avt adhibetvr: si in extremis signvm mvtant, in aliqvo pvncto interiore evanescvnt.
Factvm admissvm (concavitas sinvs). Sinvs stricte concavvs est in qvoqve intervallo , vbi integer est: si svnt pvncta hvivs intervalli, pvnctvm delineationis abscissae stricte svpra segmentvm iacet qvod pvncta delineationis abscissarvm et ivngit.
Fvnctiones periodicae
Fvnctio periodica est si exstat nvmervs talis vt, pro omni dominii, et in dominio sint et valeat ; talis nvmervs periodvs ipsivs appellatvr. Si periodvs est, etiam , et, per indvctionem, omnia eivs mvltipla natvralia periodi svnt: . Fvnctio periodica igitvr infinitas periodos habet, et maxime notabilis est minima earvm, cvm exstat, qvae periodvs minima appellatvr. Eivs delineatio obtinetvr portionem intervallo longitvdinis periodo aeqvalis respondentem itervm atqve itervm repetendo.
Si est periodvs minima fvnctionis , periodi ipsivs svnt exacte nvmeri , vbi natvralis est.
Periodvs qvaelibet per dividitvr, vt in divisione cvm residvo, et ostenditvr residvvm positivvm esse non posse. Figvra fvnctionem periodi minimae adhibet.
Demonstratio
Qvodqve mvltiplvm natvrale ipsivs periodvs est, vt modo per indvctionem visvm est.
Vicissim, sit periodvs; propter minimalitatem ipsivs , est . Per proprietatem Archimedeam nvmerorvm realivm, in lectione cvrsvs I de expressione decimali nvmerorvm rationalivm demonstratam, et principivm bonae ordinationis, vt in theoremate redvctionis ad primam conversionem lectionis de angvlis eorvmqve mensvra, exstat natvralis cvm , et residvvm inter et iacet, hoc exclvso.
Si positivvm esset, periodvs esset: progrediendo et deinde progreditvr , et tam qvam periodi svnt.
Sed periodvs positiva minor qvam minimalitati ipsivs repvgnat. Vnde residvvm nvllvm est, et est mvltiplvm natvrale ipsivs .
Nvmervs est periodvs minima sinvs et cosinvs.
Per theorema proprietatvm, est periodvs vtrivsqve fvnctionis. Restat vt ostendatvr nvllvm nvmervm inter et periodvm esse, et ad hoc satis est inspicere vbi maximvm attingatvr.
Demonstratio
Svpponamvs , cvm , periodvm sinvs esse. Aeqvalitatem in compvtando, nvmervs etiam pvnctvm maximi esset.
Per theorema proprietatvm, sinvs valet solvm in nvmeris : ergo esset mvltiplvm integrvm ipsivs , qvod inter et fieri non potest. Aliis verbis, dvo maxima consecvtiva sinvs exacte distant.
Pro cosinv similiter in ratiocinamvr: periodvs daret , et cosinvs valet solvm in mvltiplis integris ipsivs .
Per lemma svperivs, periodi sinvs et cosinvs svnt exacte nvmeri , vbi natvralis est.
Cosinvs vt sinvs translatvs
Delineatio cosinvs novam constrvctionem non reqvirit, qvia est delineatio sinvs translata.
Pro omni reali valet . Qvapropter delineatio ipsivs est delineatio sinvs vnitates sinistrorsvm translata.
Symmetriae angvlorvm complementarivm et svpplementarivm conivngvntvr, ac deinde theorema transformationvm lectionis cvrsvs I de operationibvs fvnctionvm adhibetvr.
Demonstratio
Per symmetriam angvlorvm complementarivm, cosinvs ipsivs est sinvs ipsivs .
Per symmetriam angvlorvm svpplementarivm, ; cvm , angvlvs est .
Per theorema transformationvm, delineatio ipsivs est delineatio ipsivs vnitates horizontaliter translata. Hic est sinvs et : qvodqve pvnctvm delineationis sinvs sinistrorsvm movetvr. Maximvm ipsivs ad transit.
In delineatione translata proprietates cosinvs legvntvr: symmetrica est respectv axis verticalis, qvia cosinvs par est, axem horizontalem in nvmeris secat, et maximvm in mvltiplis paribvs ipsivs attingit, minimvm in imparibvs.
Argvmentvm oneratvr…